Kubernetes – это инструмент для автоматизации развертывания, масштабирования и управления контейнеризированными приложениями. Он позволяет легко запускать приложения в контейнерах и управлять их жизненным циклом.

Для тестирования и развертывания приложений нам нужен настроенный кластер Kubernetes. В статье мы рассмотрим развертывание кластера на одном сервере (single-node cluster) и на нескольких узлах (multi-node cluster), объясним нюансы установки и настройки, а также покажем, как запустить тестовое приложение.

В этой инструкции наш сервер выступит мастер-узлом, к которому затем будут подключаться другие узлы.

Требования к серверу

Перед началом работы необходимо убедиться, что ваш сервер соответствует минимальным требованиям:

• ОС: Ubuntu 22.04 или CentOS 8 (Ubuntu предпочтительнее, т.к. у него лучше поддержка Kubernetes);
• Процессор: 4 ядра и выше;
• ОЗУ: минимум 8 ГБ (для многонодовых кластеров рекомендуется 16 ГБ и выше);
• Диск: минимум 50 ГБ свободного места;
• Сетевое подключение: статический IP и открытые порты (6443, 10250, 10255, 30000-32767 и другие).
• Kubernetes требует, чтобы swap был отключен, иначе kubelet работать не будет. На наших VPS это реализовано по умолчанию.

Для стабильной работы мастер-узла Kubernetes мы рекомендуем сервера на тарифе не менее Cloud-8.

Пошаговая инструкция

Kubernetes использует контейнерный движок Docker для запуска контейнеров.

Настройка имен хостов (все узлы)

Начните с обновления файлов /etc/hosts и указания IP-адресов и имен хостов для каждого узла в кластере. Это обеспечит бесперебойную связь между главными и рабочими узлами.

• Откройте файл /etc/hosts:

sudo nano /etc/hosts

• Добавьте следующие записи. Это позволит разрешить разрешение имен хостов. Замените IP-адреса и имена хостов на свои актуальные для Ваших узлов:

Сохраните изменения и выйдите.

• Далее измените имена хостов в каждом узле:

sudo hostnamectl set-hostname "kubernetes-master-node"

sudo hostnamectl set-hostname "kubernetes-worker-node-1"

sudo hostnamectl set-hostname "kubernetes-worker-node-1"

• Чтобы изменения имени хоста вступили в силу, выполните:

exec /usr/bin/bash

• Чтобы проверить имя хоста в каждом узле, выполните команду:

hostname

Настройка сети Kubernetes IPv4 (все узлы)

Важно настроить сеть Kubernetes, чтобы модули могли взаимодействовать друг с другом и внешними средами без сбоев.

• Создайте файл конфигурации Kubernetes в каталоге /etc/sysctl.d/.

sudo nano /etc/sysctl.d/kubernetes-master-node.conf

Добавьте следующие строки:

net.bridge.bridge-nf-call-iptables = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.ipv4.ip_forward = 1

• Сохраните и выйдите. Затем примените настройки, выполнив следующую команду:

sudo sysctl --system

Установка Docker

На все наши машины необходимо будет поставить Docker.

• Обновляем пакеты и ставим Docker:

sudo apt update && sudo apt install -y docker.io

• Проверяем версию Docker:

docker --version

• Добавляем Docker в автозагрузку:

sudo systemctl enable --now docker

• Добавляем текущего пользователя в группу Docker (чтобы не использовать sudo при запуске контейнеров):

sudo usermod -aG docker $USER
newgrp docker

• Проверяем работу Docker:

docker run hello-world

Если выводит сообщение о корректной установке — значит работает:

Настройка containerd

Установка Docker включает в себя containerd — облегченную среду выполнения контейнеров, которая упрощает запуск и управление контейнерами. Таким образом, настройте containerd, чтобы обеспечить его надежную работу в кластере Kubernetes. Сначала создайте отдельный каталог, как показано:

sudo mkdir /etc/containerd

• Далее создайте файл конфигурации по умолчанию для containerd.

sudo sh -c "containerd config default > /etc/containerd/config.toml"

• Обновите директиву SystemdCgroup, установив ее в значение true, как показано:

sudo sed -i 's/ SystemdCgroup = false/ SystemdCgroup = true/' /etc/containerd/config.toml

• Далее перезапустите службу containerd, чтобы применить внесенные изменения:

sudo systemctl restart containerd.service

• Обязательно проверьте, что служба containerd работает должным образом:

sudo systemctl status containerd.service

Что должно выдавать следующий результат:

Установка Kubernetes

Следующий шаг — установка самого Kubernetes.

sudo apt-get install curl ca-certificates apt-transport-https -y

• Добавьте ключ подписи Kubernetes GPG.

curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.31/deb/Release.key | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg

• После этого добавьте официальный репозиторий Kubernetes в свою систему.

echo "deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.31/deb/ /" | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list

• После добавления обновите список источников, чтобы система распознала недавно добавленный репозиторий:

sudo apt update

Чтобы установить Kubernetes, необходимо установить три пакета: kubeadm, kubelet и kubectl. Чтобы установить эти компоненты Kubernetes, выполните следующую команду:

sudo apt install kubelet kubeadm kubectl -y

Настройка кластера

• Инициализация кластера (только для мастер-узла):

sudo kubeadm init --pod-network-cidr=10.10.0.0/16

После успешной инициализации появится команда для подключения рабочих узлов (kubeadm join). Сохраняем ее:

• Чтобы работать с кластером, настраиваем kubectl:

mkdir -p $HOME/.kube
sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

• Проверяем работоспособность:

kubectl get nodes

Должен появиться мастер-узел (Ready появится после установки сетевого плагина):

Установка сетевого плагина

Чтобы поды могли обмениваться данными, устанавливаем сетевой плагин. Например, Flannel:

kubectl apply -f https://raw.githubusercontent.com/coreos/flannel/master/Documentation/kube-flannel.yml

Через минуту проверяем узлы:

kubectl get nodes

Теперь мастер-узел должен быть в состоянии Ready:

Добавление рабочих узлов

На каждом рабочем узле устанавливаем Docker и Kubernetes, затем выполняем команду kubeadm join, полученную при инициализации мастер-узла:

sudo kubeadm join <master-ip>:6443 --token <token> --discovery-token-ca-cert-hash <hash>

Проверяем, что узлы подключились:

kubectl get nodes

Развертывание тестового приложения

Создаем файл deployment.yaml:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:latest
        ports:
        - containerPort: 80

Применяем манифест:

kubectl apply -f deployment.yaml

Проверяем:

kubectl get pods

Если видим работающие поды, значит, все настроено правильно.

Заключение

Теперь у вас есть готовый сервер для тестирования и развертывания приложений на Kubernetes. Мы рассмотрели установку, настройку и запуск тестового приложения.

Дальнейшие шаги могут включать:

• Настроить балансировщик нагрузки (ingress-nginx).
• Добавить мониторинг (Prometheus, Grafana).
• Изучить управление конфигурациями (ConfigMaps, Secrets).
• Настроить CI/CD для автоматического развертывания.